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工厂监控解决方案

1.1监控系统发展历程

视频监控系统是随着电视和摄像机的出现发展壮大起来的。在这短短的几十年的发展历程中,伴随着新技术革命的不断冲击,经历如下三个阶段:

1.模拟监控系统

在上世纪九十年代初以前,主要是以模拟设备为主的闭路电视监控系统,亦称为第一代监控系统。模拟监控系统主要由摄像机、视频矩阵、监视器、录像机等组成,利用模拟视频线将来自摄像机的视频连接到监视器上,利用视频矩阵主机,采用键盘进行切换和控制,录像采用磁带录像机;远距离图像传输采用模拟光纤,利用光端机进行模拟视频的传输。

传统的模拟闭路电视监控系统有很多局限性:首先,有线模拟视频信号的传输对距离十分敏感;其次,有线模拟视频监控无法联网,只能以点对点的方式监视现场,而且布线工程量极大;另外,有线模拟视频信号数据的存储会耗费大量的存储介质(如录像带),查询取证时十分烦琐。

2.基于PC插卡及嵌入式硬盘录像机的数字监控系统

上世纪九十年代中后期,随着计算机处理能力的提高和视频技术的发展,人们利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和处理,利用显示器的高分辨率实现图像的多画面显示,构建了基于PC的视频监控系统。

基于PC的远程图像监控系统由PC插视频卡构成,在监控现场,有若干个摄像机,各种检测、报警探头与数据设备,通过各自的传输线路,汇接到监控终端机上,该终端可以是一台PC机,也可以是专用的工业机箱。

基于PC的视频监控系统终端功能较强,便于现场操作。但稳定性不好,视频前端(如CCD等视频信号的采集、压缩、通讯)较为复杂,可靠性不高,PC机也需专人管理,特别是在环境或空间不适宜的监控点,这种方式不理想。

为了解决基于PC插卡的稳定性问题,九十年代末嵌入式硬盘录像机得以发展,它使得监控系统的变得简单方便,而且成本低廉。但是它同时也存在一些难以满足监控系统发展需要的问题:首先,它仍须模拟布线;其次,难以组成大系统,一个硬盘录像机所接路数有限,多个硬盘录像机组成系统,查询、检索以及管理均有不便,而且存储备份没法解决;再者,网络功能有限,远程联网麻烦。


1.2基于网络的新一代数字监控系统——网络数字监控系统

上世纪九十年代末及本世纪初,随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的快速提高,以及各种实用视频处理技术的出现,视频监控步入了全数字化的网络时代,出现了基于网络的新一代数字监控系统,也即网络数字监控系统。

网络数字监控系统以网络为依托,其前端是网络摄像机(或以模拟摄像机采集视频的视频服务器),后端是利用计算机作为监控终端。其基本原理是:前端设备网络摄像机(或网络视频服务器)采用图像的数字化以及压缩加密、实时控制、网络通信传输等技术,将视频数据压缩加密后,利用TCP/IP协议,通过内嵌的视频服务器经局域网或Internet送到用户终端,用户可在自己的PC上使用标准的网络浏览器根据IP地址对网络摄像机进行访问,观看实时图像及控制摄像机镜头和云台,对目标实行全方位的实时监控。

网络摄像机(或网络视频服务器)具备视频编码处理、网络通信、自动控制以及双向语音等强大功能,直接支持网络视频传输和网络管理,由此组成的网络数字监控系统,其监控范围达到前所未有的广度,甚至跨越国界。

网络数字化监控系统克服了模拟闭路电视监控的局限性:首先,数字化视频可以在计算机网络(局域网或广域网)上传输图像数据,不受距离限制,信号不易受干扰,可大幅度提高图像品质和稳定性;其次,综合布线代替了模拟布线,数字视频可利用计算机网络联网,网络带宽可复用,无须重复布线;另外,通过网络可实现成百乃至上千个监控点的大系统,存储变得十分方便,经过压缩的视频数据可存储在磁盘阵列中或保存在光盘中,且可实现异地存储,查询、检索以及管理十分简便快捷。

网络数字监控系统如图一所示。



                       图一:网络数字监控系统

网络数字监控系统其实质就是一个计算机网络系统,因此,它具有如下优点:

1、计算机处理。由于对视频图像进行了数字化而且通过网络传输,所以可以充分利用计算机的快速处理能力,对其进行压缩、分析、存储和显示。通过视频分析,可以及时发现异常情况并进行联动报警,从而实现无人值守。

2、适合远距离传输。数字信息抗干扰能力强,不易受传输线路信号衰减的影响,而且能够进行加密传输,因而可以在数千公里之外实时监控现场。特别是在现场环境恶劣或不便于直接深入现场的情况下,数字视频监控能达到亲临现场的效果。

3、便于查找。在传统的模拟监控系统中,当出现问题时需要花大量时间观看录像带才能找到现场记录;而在数字视频监控系统中,对于存储在录像服务器上的声音及图像,利用计算机建立的索引,在几秒钟内就能找到相应的现场记录。

4、提高了图像的质量与监控效率。利用计算机可以对不清晰的图像进行去噪、锐化等处理,通过调整图像大小,借助显示器的高分辨率,可以观看到清晰的高质量图像。此外,可以在一台显示器上同时观看16路视频图像。

5、系统易于管理、维护以及施工、扩容。数字视频监控系统主要由网络摄像机联网组成,而网络摄像机集成度高,体积小,易于安装、使用和维护;特别是综合布线代替了模拟布线,整个系统是??榛峁?,工程施工特别是扩容补点十分方便,易于管理。

1.3网络数字监控系统的应用

1、大型楼宇以及场馆监控系统:目前,大型楼宇以及大型场馆大多是智能建筑,其综合布线遍布各点,有的监控或报警点成百上千,而且根据功能的变化,其监控或报警点可能要做相应的删减或增加,如此庞大而且灵活多变的监控系统,如果不是基于网络的结构是难以实现的,所以,日后大型智能建筑,其监控系统必定是网络数字监控系统。

2、局域及广域联网监控系统:越来越多的监控系统是局域及广域相结合的系统,如电子监考系统,学校对各教室考点进行监控,区教育局对其所属各学校的考点进行监控,同时,省、市相关的教育主管部门可对其所属的任一考点进行远程监考抽查,如此大范围的监控系统,非基于网络的监控系统难以胜任。

3、可靠性联网监控系统:一些可靠性要求非常高的行业或部门,诸如公安、纪检检察、法院,以及银行、证券等部门,对可靠性相对敏感,他们要求各监控点能可靠记录并能有效保存,他们不能允许由于监控系统故障而使事件无法查证,网络监控系统能很好的解决监控存储、特别是备份存储的问题,而且备份还可存储在异地。

4、家用监视系统:目前,越来越多的住宅已经是宽带网络到家,而所能提供的应用尚显不足,智能家居的发展一定会面向家庭提供视音频监控功能,使得家庭养老及看护,远程监视等成为可能,因此,基于网络摄像机的网络监控系统具有广阔的市场前景。


二、概述

工厂网络监控系统采用全数字化的方式进行设计和施工。通过对厂区各重要区域的监控,可对突发情况进行及时的记录和反应,将进一步提高保安的工作效率,提升管理水平,将工厂的监控系统提升到一个新的高度。

2.1、系统设计目标

监控点的点位主要设置车间内部,仓库出入口,鱼塘,车间外通道。

根据甲方要求,所有监控点均采用红外网络摄像机。

生产车间监控主机设在厂车间办公室,外围监控主机设置在保安门卫室24小时铰孔。

所有监控点提供全天候录像存储,车间生产监控存储时间为30天。外围监控增加点位后,监控储存时间约20天。


2.2、系统设计原则、依据

2.2.1、设计原则

2.2.1.1、先进性

本监控系统充分考虑电子信息技术的突飞猛进发展趋势,采用国内外先进的成熟的技术(既全部信息都基于IP网络传输),起点高,在技术上应具有一定的超前性,保证将电镀厂监控系统建成为先进、智能化程度高、防范严密的网络数字监控系统。

2.2.1.2、开放性、集成性

   采用标准硬件、操作系统及网络和通讯协议,并可提供开放的通讯协议,支持第三方系统集成。由于系统的网络通讯协议全部采用TCP/IP,设备的互联互通与集成都十分容易。

2.2.1.3、实用性

本监控系统在设计时就充分分析了防范需求及环境情况,采用实用的名牌优质设备,满足安防要求,保证操作方便、耐久实用。

2.2.1.4、可靠性

   整个网络监控系统具有高度的安全性、稳定性和可靠性。本监控系统设有设备自检测系统,前端设备网络摄像机带有看门狗电路,如果发生因雷电等强干扰造成的跑飞情况,设备将自动复位。

2.2.1.5、经济性

本监控系统经过认真地优化设计,做到了子系统标准化、??榛?,在实现先进性和保证可靠性的前提下,达到较优的性能价格比。更为直接利用了原有网络等基础设施,极大地节省了设备和施工投资。

2.2.1.6、可扩展性

本监控系统实现了集中管理、监控,分散控制,总体结构具有较强兼容性和可扩展性,既便于系统的充实、完善、改进和提高,又便于设备的更新、换代??梢运媸痹黾?,拆除监控点,而不需要对系统软件和监控软件进行改造。

2.2.2、设计依据

《安全防范工程程序与要求》           (GA/T75-94)

《安全防范系统验收规则》             (GA308-2001)

《安全防范系统通用图形符号》         (GA/T74-2000)

《民用闭路电视监控系统工程技术规范》   (GB50198-94)

《防盗报警中心控制台》               (GB/TI6572-1996)

《视频安防系统技术要求》             (GB/T367-2001)

《报警图像信号有线传输装置》         (GB/T6677-1996)

《工业电视系统工程设计规范》         (GBJ115-87)

《智能建筑设计标准》                 (GB/T 50314-2000)

《彩色电视图像质量主观评价方法》       GB50198-94

《防盗报警中心控制台》                 GB/T16572-1996

《安全防范工程费用概预算编制办法》     GA/T70-94


三、系统设计分析


根据甲方的需求,本监控系统将在办公楼及门口,宿舍楼及大楼门口,仓库,车间,厂区大门,门卫室等重要区域安装红外网络摄像机进行实时监控。

根据现场实际情况,本系统布线全部采用超6类网线铺设。监控系统分为一个监控中心,一个监控室。监控中心主要负责监控点的录像资料存储。监控室为保安提供实时视频,以便保安监控。

四、监控系统设计

4.1、监控系统构成

网络数字监控系统主要由前端图像监控部分,网络传输部分以及控制中心等几部分组成,如图二所示。

图二:数字监控系统结构示意图


4.1.1、前端监控部分

前端监控部分是本系统的主要部分,全部采用的红外网络摄像机。它们的任务是对现场的图像信号转换成电信号。这是整个视频监控系统的基础,只有在前端采集了良好的图像信号,才有可能在后端进行高质量的回显和存储。

4.1.2、传输部分

根据现场情况采用单模光纤及超6类网线铺设。整个网络监控系统单独组网,整个网络监控系统为1000M网络带宽。

4.1.3、监控中心

主监控中心主要实现对来自前端的视频流进行实时显示、存储和回放,并提供系统管理功能。

配置管理终端对整个系统进行配置及管理。

多画面显示终端对所有的考场进行实时监控,实时监看厂区内所有监控点情况,公司管理人员在主监控中心实现网络视频监控。

主监控中心通过多画面监控系统软件可对厂区所有监控点同时实时监看,并对所有监控摄像头拥有最高权限管理??啥陨阆裢方锌刂?,录像,回放,权限管理等一系列操作。

录像存储服务器对所有的监控点进行录像,并提供录像回放功能。


4.1.4、图像存储及存储空间计算

监控系统的录像设备主要为录像服务器,由该服务器对所有监控视频进行实时录像。

录像功能十分灵活,可任意设置录像时间段,可由报警触发录像,亦可由网络摄像机侦测到移动目标后触发录像。

录像的检索与回放也十分方便,可按监控点检索也可按时间点检索。

鉴于甲方的要求,所有监控点的录像资料需保存30天,建议配置3台录像服务器主机。

录像存储容量估计:

   如果按每路图像数据带宽3m计算,则:

最大情况下每个节点每天:24(小时)*28GB,在大多数情况下,由于连续的画面可能保持不变,数据率将会很小,每天存储量基本小于28GB。



如果只有侦测到动态图像时才录像,所需的存储容量会小很多。


五、系统主要功能


系统能自动地通过摄像机进行摄录,进行无终止监视,系统平时的工作方式为各摄像机循环扫描全面监控,监控人员可以任意放大观看任意摄像机的画面。每天不同的时段、星期几、每月的几日到几日,可以有不同的设置参数,即系统可以按时间划分不同的工作模式。系统也可以实现无人值守。通过调整摄像机,可以清楚地看到视场中的情况,分辨出进出物体。录入的图像文件自动循环删除较老的图像文件。系统将网络摄像机传来的图像全自动数字压缩储存在计算机磁盘中,无终止缓冲技术使计算机硬盘自动循环记录,月复一月,年复一年,无休止地自动保留存储图像。具体功能如下:

主要功能:

实时监控:网络摄像机将采集到的视频信号压缩编码,通过IP网络实时传输到监控播放终端解压播放;监控播放终端也可以通过网络来控制网络摄像机的云台、镜头,进行全方位的监控;

远程监控:对于远程的用户可以使用标准的浏览器,经由Internet实现远程监控的功能;

录像存储:网络摄像机将采集到的视频信号数字化压缩后通过网络实时传输到指定的存储设备,进行存储;

录像回放:用户可以根据摄像机、录像时间、录像种类等条件快速准确地查阅已经存储的历史录像资料;

定时录像:系统按照用户设定的定时时间表,把指定摄像机的视频信号压缩后通过网络实时传输到存储设备,实现海量存储;

告警录像:系统按照用户预先设定的告警处理方案,把告警发生后的实时图像存储下来;

用户管理:对操作本系统的用户进行权限验证和管理,系统中的任何操作都只能由允许的用户来操作,用户也可以设置一些不需要权限限制的操作;


系统特点:

l 信号稳定:数字化视音频信号几乎没有干扰、衰减等问题,传输距离远,不失真;

l 组网简单:真正的网络化布线,大幅度减少线材线缆的投入,布线工程量大大减少;

l 权限明晰:对用户集中进行权限分级、验证和管理,适用于不同密级的监控;

l 检索快捷:系统可以随时方便、即时地检索、回放记录存贮的图像;

l 容易扩充:可以方便地升级、扩充和增加接点;

l 保存长久:回放图像稳定、清晰,可反复读写,不存在信号衰减和存储介质磨损问题;

l 灵活可靠:与模拟硬盘录像监控相比,性能稳定,更适用长距离、恶劣环境的监控,不需专人管理终端机;

● 节约成本:自动化程度高,可预先设定监控及录像的相关参数,对被监控对象自动地永不中断地进行监控,系统自动循环,不需人工干预。

操作员可在系统正常工作状态下实时观察事件发展状况,或者仅用鼠标单击某一窗口,即可全屏实时观察事件发展状况。用户可通过系统的设定,在出现突发事件时,无须立即启动报警按钮而使系统自动对现场进行实时视频捕获和报警,使防范工作更安全、周到、而且以后可以利用数据库进行任意查询。

本系统提供密码设置。出于对系统保密性的要求,系统管理员可以设置密码。确定进入系统的许可优先级和使用权限,由系统管理员亲自设置,他人无权删改。每一次操作,如:停止捕获、开始回放、改变参数、退出某一程序等,都需要键入操作人的密码。提高了安全等级,有效的防止内部人员作案。存储在计算机硬盘上的报警文件,在正常的硬盘自动循环记录过程中不会被自动删除。

根据记录的文件菜单进行多层次的检索,如:查看任意摄像机、在任意日期任意时间段内对事件记录的文件以及文件的容量。记录的文件可分为三组存储方式:正常运行中无终止循环存储;报警状态下的文件存储;设定定时存储。

选择了您所想要查看的时间段内的文件之后,第一帧画面将显示在监视屏上,可以进行连续的顺序画面播放。

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